Чем могут быть полезны стволовые клетки
Содержание:
Вокруг клеточной терапии ходит много легенд и мифов. Кто-то уверяет, что это панацея от всех болезней и давно искомый человечеством эликсир молодости, а кого-то подобное утверждение заставляет сомневаться в его истинности. Мы решили разобраться, что представляет собой лечение стволовыми клетками, и так ли оно действенно, как утверждают врачи частных клиник.
Что такое стволовые клетки?
Стволовыми (недифференцированными, незрелыми) клетками называются клетки-предшественники, обладающие двумя уникальными свойствами:
- способностью к бесконечному делению;
- отсутствием каких-либо признаков видовой (тканевой) принадлежности.
Объясним подробнее. Клетки кожи, волос, сердечной мышцы, печени и других человеческих органов имеют свои особенности, отличающие (дифференцирующие) их друг от друга. Стволовые клетки таких отличительных признаков не имеют. Можно сказать, они универсальны, и именно поэтому служат ценным материалом, из которого ученые пытаются выращивать человеческие органы для трансплантации.
Первой стволовой клеткой является зигота (оплодотворенная яйцеклетка), из которой в ходе интенсивного деления формируется эмбрион. Какие-то клетки после деления остаются стволовыми, а какие-то идут по пути дифференциации, т. е. из них потом развиваются ткани и органы человека.
Стволовые клетки: виды
Существуют 3 основных вида стволовых клеток:
- эмбриональные. Содержатся в эмбрионе, находящемся на ранней стадии развития, отличаются плюрипотентностью — способностью преобразовываться в любые другие типы клеток. Они не вырабатывают антигены, а потому не отторгаются при трансплантации, чем весьма привлекают медиков. Однако эти же клетки часто провоцируют появление раковых опухолей;
- фетальные. Выделяются из абортивного материала, извлеченного в ходе прерывания беременности на 9-12 неделях. У них наблюдаются зачатки дифференциации, а потому их используют при лечении только определенных органов;
- взрослые (постнатальные). Их вместилищем служат костный мозг и кровь пуповины. Если методы получения клеток первых двух видов сложно назвать этичными, то использование постнатального материала никаких нареканий с точки зрения морали не вызывает.
В свою очередь, постнатальные клетки тоже имеют разновидности, среди которых выделяют:
- гемопоэтические — дающие начало клеткам крови;
- мезенхимальные — из них впоследствии образуются внутренние органы;
- тканеспецифичные — закладывающие основу для формирования кожных покровов, связок, костей;
- нейрогенные — «родители» клеток, имеющих отношение к нервной системе.
Источниками стволовых клеток служат:
- костный мозг, фрагменты которого извлекаются путем пункции;
- пуповинная кровь, которую сливают из перерезанной пуповины сразу после рождения ребенка;
- венозная кровь — ее берут с помощью шприца;
- материал, полученный в результате аборта;
- ткани и органы людей, недавно скончавшихся, к примеру, в результате аварии;
- зигота, образованная путем искусственного оплодотворения;
- жировая ткань.
В большинстве случаев лечение стволовыми клетками проводится с помощью материала, извлеченного из пуповинной крови, полученного в результате аборта и из костного мозга. Другие источники используются исключительно в исследовательских лабораториях.
Какие болезни лечатся клеточной терапией?
В чем заключается механизм клеточной терапии? Стволовые клетки вводят (медики называют этот процесс трансплантацией) в больной орган либо в пространство возле него. Они начинают активно делиться, восстанавливая поврежденные болезнью или травмой ткани и подстегивая иммунитет. В результате организм сам себя исцеляет.
Список болезней, в борьбе с которыми применяется лечение стволовыми клетками, обширен. В мире клеточную терапию используют при следующих заболеваниях:
Однако не стоит рассматривать лечение стволовыми клетками как универсальное средство от всех болезней. По словам медиков, пока не найдены способы победить с помощью клеточной терапии онкологические заболевания (кроме рака крови, который можно вылечить путем пересадки костного мозга), СПИД, катаракту, вирусные гепатиты, менопаузу и глаукому.
Более того, клеточная терапия, как и любая другая, имеет ряд осложнений. Во-первых, клетки часто не попадают в нужный орган, и лечебный эффект сводится к нулю. Во-вторых, несмотря на серьезную подготовку, клеточный материал нередко отторгается организмом, вызывая различные иммунные реакции. И наконец, в-третьих, лечение стволовыми клетками может привести к образованию злокачественной опухоли.
Из этических соображений и ввиду отсутствия полномасштабных исследований законодатели ограничили применение данного метода. Так, в Украине использование клеточной терапии разрешено только в трех случаях: для лечения панкреонекроза (отмирание тканей поджелудочной железы), хронической ишемии конечностей (поражение кровеносных сосудов рук и ног, приводящее к кислородному голоданию частей тела) и сильные ожоги, при которых показана пересадка кожи.
В России закон об использовании биомедицинских клеточных продуктов был принят совсем недавно — в июне 2016 года, и как говорят эксперты, результатов следует ожидать не ранее 2019-го. Чего стоит ожидать от этого правового акта, смотрите в видео:
Мифы и правда о стволовых клетках
Клеточные биотехнологии — новое слово в медицине, а потому вокруг них существует много спекуляций. Например, пару лет назад производители косметики вывели на рынок новую линейку омолаживающих кремов, в состав которых якобы входили стволовые клетки. Покупательницам обещали обретение второй молодости. Однако на деле эффект ничем не отличался от действия обычных косметических средств. А объясняется все просто: стволовые клетки в кремах не выживают.
Но если изготовители косметики нанесли урон только кошельку доверчивых покупательниц, то предприимчивые медики, быстро сообразившие, как можно обогатиться на человеческом горе, замахнулись на гораздо большее — жизни нерожденных детей.
Поскольку наибольшим спросом пользуются эмбриональные и фетальные клетки, врачи начали делать на них бизнес. Схема проста: абсолютно здоровой беременной женщине под предлогом наличия медицинских показаний назначался аборт. Абортивный материал изымался и за большие деньги отдавался в частные клиники. Подробнее об этом смотрите в видео:
И с точки зрения законодательства, запрещающего торговлю человеческими органами, и по мнению Церкви, считающей, что аборт является убийством, врачи, идущие на подобные действия, являются преступниками.
Возможно, в скором времени эта тема исчерпает себя, поскольку исчезнет необходимость в извлечении стволовых клеток из эмбрионов. В 2012 году японский ученый Яманака получил Нобелевскую премию за свое открытие в области биомедицины. Он обнаружил, что, воздействуя определенным образом на любые клетки человеческого организма, можно вернуть их в состояние стволовых.
Пока же эта технология отрабатывается и совершенствуется, постарайтесь не попасть в ловушку. Если вас направляют на аборт по состоянию здоровья, проверьтесь в другой клинике — это позволит избежать подложного диагноза и сохранить ребенка. Родив малыша, потребуйте отдать вам пуповину и содержащуюся в ней кровь. Сейчас есть криобанки, в которых можно сохранить этот клеточный материал, и кто знает, возможно, в будущем он спасет жизнь вашим детям.
ольга лукинская
О стволовых клетках в последние годы приходится слышать в самом разном контексте: их предлагают использовать в косметических процедурах и даже добавляют в кремы, учатся добывать из молочных зубов и пуповины, используют в лечении самых разных заболеваний. Часто в новостях сообщают о новых возможностях их использования, которые ещё долго предстоит изучать в лаборатории; в итоге одним стволовые клетки представляются чем-то из будущего, а другим кажется, что они уже стали обыденностью и используются в любом салоне красоты. Разбираемся, что вообще представляют собой стволовые клетки, для чего они часто применяются уже сейчас и какая польза возможна пока только в теории.
Откуда добывают
стволовые клетки
Стволовые клетки — это так называемые недифференцированные клетки, которые могут превращаться в разные клетки организма — а у человека их более двухсот — с различными свойственными им функциями. Например, у нервных клеток или клеток крови есть узкие, специфические задачи — и всю энергию они тратят на выполнение этих задач, не растрачиваясь на размножение. А новые эритроциты или нейроны возникают из стволовых клеток, которые есть у каждого человека в любом возрасте. Они бывают разных видов: одни способны дифференцироваться только в один тип клеток, другие — в несколько; стволовые клетки эмбриона на раннем сроке беременности могут преобразоваться в любой тип клеток организма.
Среди учёных ведутся терминологические споры о том, можно ли все эти клетки называть стволовыми и синонимичны ли термины «стволовая клетка» и «клетка-предшественник», но в целом оба термина могут использоваться равноценно. Речь идёт о базовых клетках, способных превращаться в любые другие — а значит, если научиться правильно с ними обращаться, потенциально могут позволить вырастить новую кожу на месте ожога или заменить пострадавшую в результате гепатита ткань печени. К сожалению, использовать стволовые клетки в таких целях пока не получается — но всё же есть ряд серьёзных проблем, которые они помогают решить. Получать стволовые клетки можно из эмбрионов (например, для исследовательских целей могут использоваться абортивные материалы), а у взрослых людей их основной источник — костный мозг. Стволовые клетки также активно выделяют из пульпы зубов и из пуповины новорождённых.
Для чего их используют
Стволовые клетки уже несколько десятилетий используют в лечении тяжёлых заболеваний крови и костного мозга, например лейкозов. Костный мозг — это орган кроветворения; по сути, он и состоит из стволовых клеток. Когда он не функционирует или производит «дефектные» клетки крови, один из вариантов лечения — трансплантация, то есть «замена» стволовых клеток костного мозга здоровыми. Для этого могут использоваться как донорские клетки, так и собственные, если они прошли определённую обработку.
Сама процедура пересадки костного мозга не похожа на классическую трансплантацию — доктор не распиливает кости и не заменяет их содержимое новым. Трансплантация костного мозга выглядит как переливание крови — кстати, и донорство костного мозга может осуществляться как сдача крови. С другими тканями пока дело обстоит сложнее: для пересадки кожи или роговицы ткань из стволовых клеток сначала нужно вырастить в питательной среде, а это дорогостоящие процессы, для которых нужны идеальные условия. По словам исследователей, государства пока не готовы финансировать такие методы, а для коммерческих структур это не очень выгодно из-за относительно низкого спроса.
Возможны ли зубы из пробирки
Когда стало понятно, что нервные клетки всё-таки восстанавливаются благодаря стволовым, началось активное изучение того, как с их помощью лечить пациентов с заболеваниями нервной системы. Это болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, болезнь Альцгеймера, травмы спинного мозга, рассеянный склероз. Учитывая, что эмбриональная стволовая клетка может превратиться в любую другую, они теоретически могут использоваться и у пациентов с заболеваниями сердца, печени или костей.
Для лечения некоторых из этих болезней стволовые клетки уже применялись у человека в порядке эксперимента, а для других есть пока только данные исследований у животных или вообще лишь теоретические выкладки. Что касается новостей вроде «учёные вырастили зубы из стволовых клеток» — обольщаться не стоит. Возможно, в будущем от зубных имплантатов действительно удастся отказаться, но пока получилось стимулировать рост ткани зуба человека лишь в пробирке.
Нужно ли хранить клетки
про запас
Как и вокруг любого потенциального лекарства «от всего» или средства омоложения, вокруг стволовых клеток сформировался дорогостоящий бизнес: всё чаще предлагаются услуги по выделению и хранению стволовых клеток «на всякий случай». Действительно, у тех же стоматологических стволовых клеток огромный потенциал — но никто не знает, когда их смогут применять на практике для лечения, например, заболеваний сердца. А сервис по их заморозке стоматологи предлагают уже сейчас. Такие услуги обычно продают с формулировкой «если у вас разовьётся редкое заболевание, стволовые клетки спасут вашу жизнь» — но не факт, что в таком случае они уже будут применяться для лечения конкретного заболевания.
Ещё один распространённый вариант — банк пуповинной крови; чтобы сохранить в нём стволовые клетки, пуповину нужно перерезать как можно раньше после рождения ребёнка, буквально в течение пары секунд. Эти банки бывают двух видов: частные и публичные (чаще всего с государственным финансированием). В публичный банк кровь отдаётся бесплатно — но воспользоваться ею конкретный ребёнок уже не сможет. Образец анонимизируют для хранения, полностью описав его характеристики, и могут через какое-то время выдать по запросу той или иной больницы, чтобы провести трансплантацию. Пуповинная кровь и стволовые клетки из публичных банков могут использоваться и в исследовательских целях.
В частном банке за хранение крови нужно платить, но в случае необходимости — например, если у ребёнка диагностировали лейкоз — собственные стволовые клетки действительно могут спасти жизнь. Правда, пока, по данным исследователей, вероятность того, что до двадцати одного года у человека разовьётся заболевание, вылечить которое можно будет его собственными стволовыми клетками, составляет от 0,005 % до 0,04 % — то есть стремится к нулю. Вероятность того, что стволовые клетки пригодятся для лечения кого-то из кровных родственников, ещё ниже. Вероятно, эти показатели повысятся, когда стволовые клетки действительно начнут использоваться в лечении частых заболеваний — инсультов или сахарного диабета. Но на сегодняшний день услуги частного банка пуповинной крови лишь способ потратить немалые деньги.
Зачем стволовые клетки добавляют в кремы
В косметику действительно добавляют стволовые клетки — но не человеческие или животные, а растительные; один из самых популярных источников клеток для этого — яблоня. Понятно, что в составе крема ни размножаться, ни дифференцироваться клетки не могут — но это и не нужно. Этими растительными клетками никто не пытается заменить человеческие: из стволовой клетки яблони, даже если бы она могла сохранить свойство к размножению, не получились бы новые клетки кожи человека.
У разработчиков косметики совсем другие задачи: стволовые клетки растений содержат активные субстанции, поддерживающие чувствительность клеток кожи к гормонам и нейромедиаторам — веществам, передающим самые разные сигналы в организме. Эксперименты показывают, что составы с растительными стволовыми клетками делают обратимыми возрастные изменения кожи и замедляют старение волосяных фолликулов — но нужно понимать, что в данном случае действие стволовых клеток не прямое, как при лечении лейкоза, а косвенное.
Фотографии: Kateryna_Kon — stock.adobe.com
Стволовые клетки – одно из главных открытий ХХ века. О лечении стволовыми клетками шло множество дискуссий. Пришло время понять, зачем они нам нужны.
Опубликовано: 11 октября 2016 г.
Сегодня существует несколько ключевых направлений, в которых развиваются технологии использования стволовых клеток. Самое многообещающее из них – это применение клеток для лечения центральной нервной системы. В перспективе технология сможет эффективно применяться при таких заболеваниях, как детский церебральный паралич, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, а также при инсультах и травмах мозга. Мы расспросили невролога Андрея Брюховецкого о текущих результатах подобных исследований.
С другой стороны, возможности практического использования стволовых клеток зачастую ограничены проблемой их получения. Желательно использовать собственные стволовые клетки человека, чтобы избежать проблем иммунной совместимости, но в организме взрослого их не так много. И поэтому стремительно набирает популярность идея сохранения стволовых клеток пуповинной крови. О том, при каких болезнях они могут помочь, рассказывает Артур Исаев, основатель российского гемабанка.
В разговоре о стволовых клетках важно не только представлять себе конкретные технологии, но и видеть общую картину развития науки. Чтобы воссоздать ее, мы попросили биолога Антона Будзина, специалиста по геномному анализу, прокомментировать рассказы своих коллег.
Мозг: лечение стволовыми клетками
Рассказывает Андрей Брюховецкий: В этом году я отметил 25 лет, как я занимаюсь стволовыми клетками. Мы начинали разрабатывать эту технологию для Министерства обороны, исследования были закрытыми, шла афганская война, мы пытались бороться с последствиями боевых травм мозга. Но 25 лет назад я был убежден, что придет время, и каждая домохозяйка будет знать, что такое стволовые клетки и зачем они нужны. Сейчас весь мир создает институты регенеративной медицины. В Америке создано 300 институтов, в Европе 80 институтов, на сегодняшний день существует многомиллиардный рынок исследований стволовых клеток.
Стволовая клетка – «начало начал» любого животного организма. Развитие многоклеточных организмов начинается с одной стволовой клетки. В результате многочисленных циклов деления и процесса дифференцировки образуются все виды клеток, характерные для данного биологического вида. Так как стволовые клетки способны делиться и возобновляться в течение неопределённо длительного времени, – можно говорить об их “бессмертности”. В качестве источников стволовых клеток во взрослом организме используют: костный мозг, слизистую носоглотки, жировую ткань, плацентарную и пуповинную кровь.
В России продолжает развиваться использование стволовых клеток при травмах мозга. Вначале технологию испробовали на телятах, – эта работа была проведена вместе с нашим известнейшим трансплантологом, академиком Валерием Ивановичем Шумаковым. Сегодня уже есть отработанная технология, в которой можно выделить два направления.
Первое – консервативное, когда можно использовать собственные клетки пациента, и они в 50-60% позволяют восстановить какие-то утраченные функции. Берутся обонятельные клетки из носа пациента, слизистая культивируется, из нее выделяются нейральные клетки, и уже из них отбираются нейральные стволовые клетки. Их можно использовать для введения в субарахноидальное пространство – это полость между мозговыми оболочками как головного, так и спинного мозга, заполненная спинномозговой жидкостью. И доказано, что эти клетки обладают тремя такими фантастическими свойствами: они всегда сами приходят в зону повреждения – это называется эффект «хоуминга»; они всегда прилипнут к патологической зоне – это феномен «адгезии» (прилипания); и они будут действовать регуляторно на поврежденную клетку, то есть они «научат» другие клетки действовать также, как и они сами.
Делается стандартный прокол в поясничном отделе позвоночника, мы получаем спинномозговую жидкость, смешиваем её с клеточным препаратом и вводим обратно. И оказывается, что клетки сами способны мигрировать к поврежденной зоне мозга – как спинного, так и головного. Был сделан такой эксперимент: животному с травмой в правом полушарии мы вводили клетки в левое полушарие мозга. Через 7 дней все клетки, естественно, помеченные нами заранее, были уже в поврежденном месте. За эти клетки не надо думать. Природа уже все продумала!
Уже сегодня стволовые клетки широко применяются в лечении гематологических заболеваний, в первую очередь лейкозов. В некоторых случаях врач принимает решение полностью уничтожить кроветворную систему пациента, чтобы остановить рост опухолевых клеток. После этого пациенту необходима пересадка стволовых клеток, чтобы восстановить кроветворение. Чаще всего их забирают из костного мозга совместимого донора, но могут подойти и клетки пуповинной крови.
В норме, в нашем мозге, конечно же, существуют свои нейральные стволовые клетки, но их немного. И пока организм молодой – их хватает, а потом количество их уменьшается. Из других мест, например, из костного мозга, стволовые клетки в мозг попасть не могут, потому что он окружен непроницаемым для клеток гематоэнцефалическим барьером. Поэтому приходится вводить их специально в то место, откуда клетки могут добраться до мозга.
Второе направление – это прямая реконструкция. Создан биодеградируемый нейропротез, который можно имплантировать прямо в мозг. Сделано 50 операций на человеке. Протез – это биополимерный матрикс, в который помещены основные компоненты нервной ткани, и феррогель. Биопротез сегодня разрешен к применению. Аналогов в мире нет.
Комментирует Антон Буздин: То, что существуют молекулярные механизмы, которые «говорят» клетке, куда ей надо мигрировать, чтобы восстановить поврежденные ткани – это факт, который подтвержден большим количеством мировых исследований. Но во что мне лично трудно поверить, – это в восстановление спинного мозга после нарушения целостности. Иногда повреждаются очень длинные отростки нейронов – в 1 метр длиной. И неужели простое внедрение стволовых клеток поможет и дальше «идти» этому отростку туда, куда он шёл? Конечно, когда есть такие результаты исследований и операций, – они должны быть, прежде всего, опубликованы в рецензируемых журналах. Конечно, чтобы дать какую-то оценку, нужно видеть, например, сравнение пациентов, которых лечили при помощи столовых клеток с выборкой такой же по возрасту и характеру травмы пациентов, которых лечили традиционными методами.
Стволовые клетки пуповинной крови
Стволовые клетки пуповинной крови могут применяться не только для лечения гематологических заболеваний. Сегодня ведется экспериментальная работа по их применению при инсульте, нейродегенеративных заболеваниях, циррозе печени, гепатитах, печеночной недостаточности, диабете, инфаркте миокарда, сердечной недостаточности, аутоиммунных заболеваниях, а также некоторых ортопедических нарушениях.
Рассказывает Артур Исаев: В Институте стволовых клеток человека создан гемабанк, где можно сохранять стволовые клетки пуповинной крови. Технология довольно новая, но уже лет 30 всем понятно, что гемопоэтические клетки способны восстанавливать кроветворную систему и иммунную систему человека. В 1988-ом году была проведена первая трансплантация, и в 90-ых годах в мире стали появляться первые банки пуповинной крови. На сегодняшний день в мире несколько сотен таких банков. Примерно половина из них – это персонализированные банки, они сохраняют кровь для конкретного человека, ее владельца. А половина – донорские банки, они типируют кровь, то есть исследуют ДНК, чтобы при необходимости биоматериал можно было использовать и для других людей. Но совместимость этой крови весьма ограничена. Существует статистика, что в среднем человеку нужно перебрать 100 тысяч образцов, чтобы подобрать совместимый. И всё равно, 15% людей вообще не находят совместимого трансплантата. Поэтому идея заключается в том, что у человека должен быть свой запас стволовых клеток.
В пуповинной крови довольно мало материала, это порядка 60 миллилитров. Но известно, что концентрация стволовых клеток там в 10 раз больше, чем в костном мозге. Объема, находящегося в одной пуповине, достаточно для трансплантации для одного человека, массой 50 кг. А в будущем ученые, конечно же, научатся размножать стволовые клетки.
Последние новости: Ученым удалось клонировать стволовые клетки
В конце января 2014 года научный мир горячо обсуждал революцию в исследованиях стволовых клеток. Группа японских ученых сообщила о том, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки удалось получить путем вымачивания лимфоцитов в растворе слабой кислоты – метод, фантастический по эффективности и дешевизне. Лидер группы, 30-летняя красавица Харуко Обоката, призналась, что идея пришла ей в голову, когда она долго валялась в ванне и ее кожа сморщилась. К сожалению, за несколько месяцев, прошедших со дня публикации исследования, другим лабораториям не удалось подтвердить действенность метода, так что в данном случае, похоже, рано обрадовались. Это не отменяет того, что задача получения стволовых клеток из обычных представляет огромную важность. За одну из методик ее решения уже была присуждена Нобелевская премия 2012 года. Скорее всего, это не последняя награда за такие исследования.
Сейчас появились технологии, которые делают трансплантацию более эффективной, то есть, клеток мало, а эффект хороший. С одной стороны, клетки научились подсаживать непосредственно в костный мозг, а с другой стороны, их обрабатывают специальным составом, увеличивающим эффект адгезии. Насколько сейчас уже используются эти замороженные стволовые клетки? Уже существует статистика, но нужно подчеркнуть, что, так как это дело недавнее, средний возраст ребенка, которому сохраняют клетки пуповинной крови – 10 лет. Процент использования таков: для близкородственных трансплантаций 1 из 3000 вкладов, для трансплантации самому ребенку – 1 из 15000. Но ведь основной процент использования этих клеток – это онкология. А как известно, болезнь эта поражает чаще всего людей пожилого возраста, которые не имели возможности запастись стволовыми клетками, допустим, 50-60 лет назад.
Комментирует Антон Будзин: Безусловно, сама идея гемабанка – замечательная. Если идет речь о применении в области онкологии, теоретические предпосылки все «за», потому что если брать у взрослого пациента пул стволовых клеток, например, из жировой ткани, – то это будет не очень хорошо, потому что среди них могут быть и раковые. А вот если есть какой-то пул клеток в гемабанке, который можно нарастить и ввести, чтобы заместить поврежденные, – то это прекрасно! Дело стало только за технологиями наращивания этих клеток в достаточном количестве. А вот насколько это сегодня применимо – тут я в растерянности. Но вообще, конечно, технология имеет огромный потенциал.
Эта статья – совместное расследование журнала «Здоровье» и программы о науке и высоких технологиях «Мозговой штурм». Программа выходит по понедельникам в час ночи на телеканале ТВ-Центр. Выпуск, посвященный стволовым клеткам человека, смотрите на сайте mozgovoyshturm.ru